Обобщение первого и второго начала термодинамики.

Q₂ – теплота переданная рабочим телом теплоприемнику с более низкой температурой T₂

Разность Q₁ – Q₂ – представляют собой ту часть теплоты, которая пошла на совершение рабочим телом работы. Тогда в общем виде можно записать

Из этого уравнения вытекает, что переход тепла в работу возможен при наличии температурного перепада (T₁ – T₂), однако этот переход ограничен, т. к. часть тепла обязательно должна остаться необращенной в работу.

Из предыдущей формулы следует

Подставляя выражение для Q в уравнение первого начала термодинамики можно записать

Преобразование этого выражения даст

*

Для процессов протекающих при постоянном объеме, считая что , получим

**

Уравнения (*) и (**) называются уравнениями Гиббса-Гельмгольца; они обобщают первое и второе начало термодинамики. Из них вытекает такие следствия:

1. Так как величины A_max и являются переменными, возможно такое соотношение между ними, когда при положительном значении A_max величина Q_V будет отрицательной, то есть тепловой эффект станет эндотермическим.

Возможность протекания эндотермической реакции в этом случае обуславливается такими факторами

А) малым численным значением A_max

Б) протеканием реакции в области высоких температур

В) положительным значением температурного коэффициента работы .

Следовательно, можно отметить, что в области высоких температур, например в электрической дуге, будут протекать преимущественно эндотермические реакции, в то время как в условиях сниженных температур, например при охлаждении сварочной ванны, следует ожидать более полного протекания экзотермических реакций.

2. Если максимальная работа в рассматриваемом процессе не зависит от температуры, т. е. , то она определяется изменением внутренней энергии:

Контрольные вопросы:

1. В чем сущность первого начала термодинамики применительно к химический процессам?

2. В чем сущность закона Гесса?

3. Каким образом определяется тепловой эффект реакции, протекающей при повышенной температуре, отличной от стандартной?

4. Что такое энтальпия? Какова связь между внутренней энергией и энтальпией?

5. В чем сущность второго качала термодинамики применительно к химическим процессам? Что такое энтропия, как можно ее определить?

6. Каков смысл понятия изобарно-изотермного и изохорно-изотермного потенциалов? Что ими оценивается?

7. Какая связь между максимальной работой реакции и изотермическим потенциалом?

8. Определение условий термодинамического равновесия системы.